지구 내부 코어의 철 원자가 움직이고 있습니다.

미국과 중국 연구진은 지구 중심의 철 원자가 이전에 생각했던 것보다 훨씬 빠르게 움직인다고 밝혔다. 지구의 견고한 내부 코어 조건에 대한 기계 학습 지원 시뮬레이션을 기반으로 한 이번 발견은 완전히 이해되지 않은 코어의 지진 및 지구 역학 특성에 새로운 빛을 비출 수 있습니다.

지구의 내부 핵은 주로 단단한 철로 구성되어 있으며 몇 가지 흥미로운 특성을 가지고 있습니다. 우선, 코어에서 재료의 몸체를 통해 이동하는 탄성파인 전단파의 속도가 매우 낮습니다. 코어는 또한 압축 방향에 수직인 방향으로 얼마나 쉽게 팽창하는지를 나타내는 척도인 푸아송 비(Poisson's ratio)가 매우 높습니다. 0.45에서 코어의 푸아송 비는 강철이나 주철(0.5-0.21)보다 액체 또는 고무와 같은 신축성 있는 재료(0.31)에 더 가깝습니다.

인공지능을 활용한 접근 방식

이러한 특이한 특징을 담당하는 물리적 메커니즘을 밝히기 위해 연구진은 린정푸 에 텍사스 대학교 오스틴 지구과학부 내부 코어에 존재하는 극도로 높은 온도와 압력 하에서 수만 개의 철 원자의 거동을 시뮬레이션하기 위해 기계 학습 계산을 사용하는 것으로 시작되었습니다. 이러한 인공 지능을 활용한 접근 방식을 통해 그들은 이러한 조건에서 철 원자의 움직임을 안정적으로 예측할 수 있었습니다.

다음으로 그들은 지구 내부 코어의 극도로 높은 온도와 압력을 재현하는 일련의 실험을 통해 이러한 시뮬레이션을 확증했습니다. 빠르게 움직이는 발사체를 작은 철판에 발사하고 그에 따른 충격파를 측정함으로써 내부 코어 조건에서 철 원자의 음속을 계산할 수 있었습니다.

집단 철 원자 운동

내부 코어의 철 원자는 반복되는 육각형의 밀집된 패턴으로 배열되어 있다고 생각되지만, 연구진은 모델 시스템의 철 원자 그룹이 전체 육각형을 유지하면서 금속 격자에서 위치를 변경하면서 여전히 빠르게 움직일 수 있음을 발견했습니다. 구조. 팀에 따르면, 이러한 집단적 움직임은 왜 내부 코어의 지진 측정이 그렇게 높은 온도와 압력에서 예상되는 전단파 속도가 훨씬 낮고 포아송 비가 높은 환경을 나타내는지 설명할 수 있습니다.

"우리가 발견한 가장 큰 발견은 단단한 철이 지구 내부 깊은 곳에서 놀랍도록 부드러워진다는 것입니다. 그 이유는 철의 원자가 우리가 상상했던 것보다 훨씬 더 많이 움직일 수 있기 때문입니다."라고 팀원은 설명합니다. 장유준 쓰촨대학교 출신. "이렇게 증가된 움직임은 내부 코어를 덜 단단하게 만들고 전단력에 대해 더 약하게 만듭니다."

지구 내부 깊은 곳에서 양자 상전이 감지

내부 코어의 매우 낮은 전단파 속도와 매우 높은 포아송비를 설명할 뿐만 아니라 그 결과는 다음과 같습니다. PNAS, 또한 내부 코어가 지구의 지구 발전기에 전력을 공급하는 데 어떻게 도움이 되는지 밝힐 수 있습니다. 이 발전기의 에너지는 우리 행성의 자기장을 생성합니다. 이는 우주의 유해한 전리 방사선으로부터 생명을 보호하기 때문에 지구를 거주 가능하게 만드는 데 필수적인 구성 요소입니다.

연구원들은 이제 최근 발견된 외계 행성 내부로 연구를 확장할 계획입니다. “우리는 또한 깊은 지구를 이해하는 데 필수적인 다양한 다른 특성에 대한 집합적 원자 운동의 효과를 조사하는 것을 목표로 삼고 있습니다.”라고 Lin은 말했습니다. 물리 세계.

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• 출처: https://physicsworld.com/a/iron-atoms-in-earths-inner-core-are-on-the-move/